(57)【要約】【課題】  一端側から突出する細長形状のパイプ部を有するハウジングの内部に、感圧素子を設け、この感圧素子とコネクタ部とをフレキシブルプリント基板を介して接続してなる圧力検出装置において、フレキシブルプリント基板の折り曲げによるダメージを低減する。【解決手段】  感圧素子２０はハウジング１０のパイプ部１２の先端部に設けられ、ハウジング１０にはコネクタ部６０が設けられ、パイプ部１２の内部にはフレキシブルプリント基板５０が収納され、フレキシブルプリント基板５０は、一端部５１が感圧素子２０に接合されるとともに一端部５１から折り曲げられ、この折り曲げ部５３よりも他端部５２側の部位が、パイプ部１２内にてコネクタ部６０の方向へ延びており、折り曲げ部５３の折り曲げ角度θが９０°よりも大きい鈍角になっている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング（１０）と、
前記ハウジング（１０）の一端側から突出するように設けられた細長形状のパイプ部（１２）と、
検出圧力に応じた信号を出力する感圧素子（２０）とを備え、
前記パイプ部（１２）の先端部に前記検出圧力が印加されるようになっている圧力検出装置において、
前記感圧素子（２０）は、前記パイプ部（１２）の先端部に設けられており、
前記ハウジング（１０）には、前記感圧素子（２０）からの信号を取り出すためのコネクタ部（６０）が設けられており、
前記パイプ部（１２）の内部には、前記感圧素子（２０）と前記コネクタ部（６０）とを電気的に接続するためのフレキシブルプリント基板（５０）が収納されており、
前記フレキシブルプリント基板（５０）は、一端部が前記感圧素子（２０）に接合されるとともに当該接合部（５１）から折り曲げられ、この折り曲げ部（５３）よりも他端部（５２）側の部位が、前記パイプ部（１２）内において前記コネクタ部（６０）の方向へ延びており、
前記フレキシブルプリント基板（５０）における前記折り曲げ部（５３）の折り曲げ角度（θ）が、９０°よりも鈍角になっていることを特徴とする圧力検出装置。
【請求項２】
前記フレキシブルプリント基板（５０）は、前記折り曲げ部（５３）に加えて、前記折り曲げ部（５３）よりも他端部（５２）側の部位にても折り曲げられていることを特徴とする請求項１に記載の圧力検出装置。
【請求項３】
前記フレキシブルプリント基板（５０）のうち前記折り曲げ部（５３）は、前記パイプ部（１２）における対向する内壁の一方に近い位置にあり、
前記フレキシブルプリント基板（５０）のうち前記パイプ部（１２）内において前記コネクタ部（６０）の方向へ延びている部位は、前記対向する内壁の他方に近い位置にあることを特徴とする請求項１または２に記載の圧力検出装置。
【請求項４】
前記フレキシブルプリント基板（５０）における前記感圧素子（２０）との接合部（５１）には、前記感圧素子（２０）が露出するように形成された貫通穴（５５）が設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の圧力検出装置。
【請求項５】
前記感圧素子（２０）は、前記検出圧力による歪みに基づいて前記検出圧力に応じた信号を出力する歪みゲージ機能を有するものであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の圧力検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一端側から突出する細長形状のパイプ部を有するハウジングの内部に、感圧素子を設けてなる圧力検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の圧力検出装置は、ハウジングと、ハウジングの一端側から突出するように設けられた細長形状のパイプ部と、ハウジング内に設けられ検出圧力に応じた信号を出力する感圧素子とを備えて構成されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
このものにおいては、ハウジングのパイプ部は、圧力が検出される被検出体に挿入され、被検出体からの圧力（つまり、検出圧力）は、パイプ部の先端部に印加されるようになっている。そして、この検出圧力は、ハウジング内の感圧素子に印加され、検出が行われるようになっている。
【０００４】
ここで、従来の圧力検出装置においては、パイプ部の先端部には検出圧力を受圧するダイアフラムが設けられ、パイプ部内には、ロッドといわれる棒状の圧力伝達部材が設けられており、検出圧力は、ダイアフラムからロッドを介して感圧素子へと伝達されるようになっている。
【特許文献１】特開５−３４２３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、本発明者は、この種の圧力検出装置において、感度の向上を図るため、感圧素子をより検出環境側へ近づけるような配置構成を試みた。
【０００６】
通常、この種の圧力検出装置では、ハウジングには、感圧素子からの信号を取り出すためのコネクタ部などの信号処理部が設けられており、従来では、感圧素子とこれら信号処理部とは、ワイヤボンディングなどにより電気的に接続されていた。
【０００７】
しかしながら、感圧素子をより検出環境側へ近づける場合、感圧素子は、ハウジングにおけるパイプ部の先端部側に配置されることになり、感圧素子と信号処理部との距離が遠くなる。すると、感圧素子と信号処理部との電気的な接続を行う場合、ワイヤボンディングでは対処できなくなってくる。
【０００８】
そして、本発明者は、このように遠く離れた感圧素子と信号処理部とを接続しようとする場合、取り扱い性、小型化、接続容易性などを考慮したうえで、接続部材としてフレキシブルプリント基板を用いることとした。
【０００９】
このように、感圧素子をハウジングにおけるパイプ部の先端部に配置すること、および、感圧素子とコネクタ部を含む信号処理部とを接続するためにフレキシブルプリント基板を用いること、これらの点を考慮して、本発明者は、次の図６に示されるような圧力検出装置を試作した。
【００１０】
図６は、本発明者が試作した試作品としての圧力検出装置の全体構成を示す概略断面図である。
【００１１】
この圧力検出装置は、その用途を限定するものではないが、ハウジング１０のパイプ部１２を、たとえば自動車のエンジンブロックにおける取付穴にネジ結合することにより取り付け、燃焼室内の圧力（筒内圧）を検出圧力として検出する燃焼圧センサとして適用することができる。
【００１２】
金属製のハウジング１０は、円筒状の本体部１１とこの本体部１１よりも細い細長筒形状のパイプ部１２とからなる。ハウジング１０におけるパイプ部１２の外周面には、上記エンジンブロックにネジ結合可能なネジ部１３が形成されている。
【００１３】
ここで、この圧力検出装置においては、検出圧力は、図６中の白抜き矢印Ｙに示されるように、パイプ部１２の先端部に印加されるようになっている。
【００１４】
また、ハウジング１０におけるパイプ部１２の先端部には、検出圧力に応じた信号を出力する感圧素子２０が設けられている。ここでは、感圧素子２０は、検出圧力の環境にさらされるように配置されており、検出圧力としての上記筒内圧は、感圧素子２０に直接印加されるようになっている。
【００１５】
この感圧素子２０は、たとえば、検出圧力による歪みに基づいて検出圧力に応じた信号を出力する歪みゲージ機能を有するものである。
【００１６】
具体的には、図６に示されるように、感圧素子２０は、一端側が開口部２２、他端側がダイアフラム２３である中空筒状の金属ステム２１と、この金属ステム２１のダイアフラム２３の表面に設けられた歪みゲージ３０とからなる。
【００１７】
この金属ステム２１においては、その開口部２２が検出環境にさらされており、検出圧力は、開口部２２から金属ステム２１のダイアフラム２３の裏面に印加されるようになっている。そして、圧力によって金属ステム２１のダイアフラム２３が変形したとき、この変形に応じた電気信号を歪みゲージ３０から出力するようにしている。
【００１８】
また、図６に示されるように、ハウジング１０の本体部１１の内部には、回路基板４０が設けられており、この回路基板４０の一面には、歪みゲージ３０からの信号を処理するための回路を有するＩＣチップ４２が接着されて搭載されている。
【００１９】
そして、このＩＣチップ４２と回路基板４０とは、ボンディングワイヤ４４を介して電気的に接続されている。さらに、この回路基板４０と上記感圧素子２０とは、フレキシブルプリント基板５０により電気的に接続されている。このフレキシブルプリント基板５０は、ハウジング１０のパイプ部１２内にてパイプ部１２の長手方向に延びるように配置されている。
【００２０】
ここで、フレキシブルプリント基板５０においては、その一端部５１が、歪みゲージ３０に電気的に接合されており、この接合部としての一端部５１から、フレキシブルプリント基板５０は折り曲げられ、この折り曲げ部５３よりも他端部５２側の部位５４が、パイプ部１２内において回路基板４０の方向へ延びている。
【００２１】
一方、フレキシブルプリント基板５０の他端部５２側の部位は、ハウジング１０の本体部１１内に位置しており、当該他端部５２は、回路基板４０に設けられた貫通穴４６を介して、回路基板４０におけるＩＣチップ４２の搭載面から当該搭載面とは反対側の面に位置している。
【００２２】
そして、フレキシブルプリント基板５０の他端部５２は、回路基板４０におけるＩＣチップ４２の搭載面とは反対側の面にて、はんだなどを介して回路基板４０と電気的に接続されている。
【００２３】
また、ハウジング１０において回路基板４０におけるフレキシブルプリント基板５０との接続面と対向する位置には、ターミナル６１を有するコネクタケース６０が設けられている。このコネクタケース６０は、感圧素子２０からの信号を取り出すためのコネクタ部として構成されている。
【００２４】
そして、コネクタケース６０のターミナル６１と回路基板４０とはバネ部材６２を介して電気的に接続されている。これにより、感圧素子２０とコネクタケース６０すなわちコネクタ部６０とは、フレキシブルプリント基板５０および回路基板４０を介して電気的に接続されている。
【００２５】
この図６に示される圧力検出装置によれば、感圧素子２０をパイプ部１２の先端部に設けた構成とすることにより、従来設けられていたロッドを省略または極力短くした構成とすることができる。
【００２６】
上述のように、図６に示される圧力検出装置では、パイプ部１２の先端部に位置する感圧素子２０からコネクタ部６０への電気的な接続は、フレキシブルプリント基板５０を用いている。
【００２７】
図７は、このフレキシブルプリント基板５０の接合の詳細を示す図であり、（ａ）は折り曲げ前の状態を示す平面図、（ｂ）は折り曲げ後の状態すなわちフレキシブルプリント基板５０を圧力検出装置に組み付けた状態を示す側面図である。
【００２８】
図７（ａ）に示されるように、フレキシブルプリント基板５０は、感圧素子２０の歪みゲージ３０に対して、その一端部５１をはんだなどの接合部材５０ａを介して接続した後、他端部５２側をパイプ部１２に挿入するため、部位５３ａを、図７（ｂ）に示されるように、折り曲げる。
【００２９】
この場合、フレキシブルプリント基板５０における折り曲げ部５３の折り曲げ角度θが、９０°もしくはそれ以下の鋭角になる。ここで、折り曲げ角度θとは、図７（ｂ）に示されるように、折り曲げ部５３を介して連続している接合部５１の面とパイプ部１２内に延びる延設部５４の面とのなす角度θである。
【００３０】
また、このように折り曲げ角度θが９０°以下となるように、フレキシブルプリント基板５０を折り曲げれば、この曲げ状態において、フレキシブルプリント基板５０の一端部５１すなわち歪みゲージ３０への接合部には、当該一端部５１が歪みゲージ３０から剥離する方向へ加わる応力がほとんど発生しない。
【００３１】
しかしながら、このように折り曲げ角度θが９０°以下の状態で折り曲げられると、フレキシブルプリント基板５０の折り曲げ部５３に加わる応力が大きく、ダメージが生じやすくなる。その結果、フレキシブルプリント基板５０を構成するベースや銅箔などにクラックや折れ、破損が生じるなどの問題が起こりうる。
【００３２】
そこで、本発明は上記問題に鑑み、一端側から突出する細長形状のパイプ部を有するハウジングの内部に、感圧素子を設け、この感圧素子とコネクタ部とをフレキシブルプリント基板を介して接続してなる圧力検出装置において、フレキシブルプリント基板の折り曲げによるダメージを低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３３】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、ハウジング（１０）と、ハウジング（１０）の一端側から突出するように設けられた細長形状のパイプ部（１２）と、検出圧力に応じた信号を出力する感圧素子（２０）とを備え、パイプ部（１２）の先端部に検出圧力が印加されるようになっている圧力検出装置において、次に述べるような点を特徴としている。
【００３４】
・感圧素子（２０）は、パイプ部（１２）の先端部に設けられており、ハウジング（１０）には、感圧素子（２０）からの信号を取り出すためのコネクタ部（６０）が設けられていること。
【００３５】
・パイプ部（１２）の内部には、感圧素子（２０）とコネクタ部（６０）とを電気的に接続するためのフレキシブルプリント基板（５０）が収納されており、このフレキシブルプリント基板（５０）は、一端部が感圧素子（２０）に接合されるとともに当該接合部（５１）から折り曲げられ、この折り曲げ部（５３）よりも他端部（５２）側の部位が、パイプ部（１２）内においてコネクタ部（６０）の方向へ延びていること。
【００３６】
・フレキシブルプリント基板（５０）における折り曲げ部（５３）の折り曲げ角度（θ）が、９０°よりも鈍角になっていること。本発明は、これらの点を特徴としている。
【００３７】
それによれば、フレキシブルプリント基板（５０）における折り曲げ部（５３）の折り曲げ角度（θ）を９０°よりも大きい鈍角としているため、従来の９０°以下の折り曲げ角度とした場合に比べて、フレキシブルプリント基板（５０）の折り曲げによるダメージを低減することができる。
【００３８】
また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の圧力検出装置において、フレキシブルプリント基板（５０）は、折り曲げ部（５３）に加えて、折り曲げ部（５３）よりも他端部（５２）側の部位にても折り曲げられていることを特徴としている。
【００３９】
このようにフレキシブルプリント基板（５０）を複数回折り曲げることにより、フレキシブルプリント基板（５０）における折り曲げ部（５３）の折り曲げ角度（θ）を９０°よりも大きい鈍角とすることを、適切に実現することができる。
【００４０】
また、請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の圧力検出装置において、フレキシブルプリント基板（５０）のうち折り曲げ部（５３）は、パイプ部（１２）における対向する内壁の一方に近い位置にあり、フレキシブルプリント基板（５０）のうちパイプ部（１２）内においてコネクタ部（６０）の方向へ延びている部位は、前記対向する内壁の他方に近い位置にあることを特徴としている。
【００４１】
それによれば、フレキシブルプリント基板（５０）における折り曲げ部（５３）の折り曲げ角度（θ）を９０°よりも大きい鈍角とすることを、適切に実現できるとともに、フレキシブルプリント基板（５０）における感圧素子（２０）との接合部（５１）において基板（５０）と素子（２０）の両者が剥離するような方向への応力を低減することができ、当該接合部（５１）における接合強度を適切に確保することができる。
【００４２】
また、請求項４に記載の発明では、請求項１〜請求項３に記載の圧力検出装置において、フレキシブルプリント基板（５０）における感圧素子（２０）との接合部（５１）には、感圧素子（２０）が露出するように形成された貫通穴（５５）が設けられていることを特徴としている。
【００４３】
それによれば、感圧素子（２０）の検出面をフレキシブルプリント基板（５０）によって密閉してしまうことが無くなり、感圧素子（２０）による検出の阻害を防止することができる。
【００４４】
ここで、請求項５に記載の発明のように、請求項１〜請求項４に記載の圧力検出装置においては、感圧素子（２０）は、検出圧力による歪みに基づいて検出圧力に応じた信号を出力する歪みゲージ機能を有するものにできる。
【００４５】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
【００４７】
図１は、本発明の実施形態に係る圧力検出装置１００の全体構成を示す概略断面図である。
【００４８】
この圧力検出装置１００は、用途限定するものではないが、ハウジング１０のパイプ部１２を被検出体としてのたとえば自動車のエンジンブロックにおける取付穴にネジ結合して取り付けられ、燃焼室内の圧力（筒内圧）を検出圧力として検出する燃焼圧センサとして適用したものとできる。
【００４９】
［構成等］
ハウジング１０は、たとえば円筒状の本体部１１とこの本体部１１よりも細い細長筒形状のパイプ部１２とからなり、これら両部１１、１２は、切削や冷間鍛造等により加工されたたとえばステンレスなどの金属製のものである。本例では、パイプ部１２は、たとえば外径がφ４ｍｍ、内径がφ３ｍｍ程度の円筒パイプ形状をなすが、角パイプ形状でもよい。
【００５０】
なお、ハウジング１０において、本体部１１とパイプ部１２とは一体形成されたものであってもよいし、これら両者１１、１２をそれぞれ別体に形成し、その後でこれら両者１１、１２を溶接や接着あるいは圧入、ネジ結合、かしめなどにより接合して一体化したものであってもよい。
【００５１】
また、ハウジング１０におけるパイプ部１２の外周面には、被検出体としての上記エンジンブロック２００にネジ結合可能なネジ部１３が形成されている。このように、本実施形態の圧力検出装置１００においては、ハウジング１０は、その一端側から突出するように設けられた細長形状のパイプ部１２を備えたものとして構成されている。
【００５２】
ここで、ハウジング１０のパイプ部１２は、上記エンジンブロックに形成されたネジ穴としての取付穴に挿入され、ネジ部１３を介して取り付けられる。それにより、圧力検出装置１００はエンジンブロックに取り付けられる。
【００５３】
そして、この圧力検出装置１００のエンジンブロックへの取付状態においては、検出圧力としての燃焼室内の圧力（筒内圧）は、図１中の白抜き矢印Ｙに示されるように、パイプ部１２の先端部に印加されるようになっている。
【００５４】
また、ハウジング１０におけるパイプ部１２の先端部には、検出圧力に応じた信号を出力する感圧素子２０が設けられている。ここでは、図１に示されるように、感圧素子２０は、検出圧力の環境下すなわち燃焼室にさらされるように配置されており、検出圧力としての上記筒内圧は、感圧素子２０に直接印加されるようになっている。
【００５５】
この感圧素子２０は、検出圧力による歪みに基づいて検出圧力に応じた信号を出力する歪みゲージ機能を有するものである。
【００５６】
具体的には、図１に示されるように、感圧素子２０は、一端側が開口部２２、他端側がダイアフラム２３である中空筒状の金属ステム２１と、この金属ステム２１のダイアフラム２３の表面にガラス溶着などによって設けられた歪みゲージ３０とからなる。
【００５７】
金属ステム２１は、中空円筒形状に加工された金属製の部材であり、開口部２２の開口縁部には、周面と直交する方向へ張り出したフランジ２４が形成されている。本例では、金属ステム２１の中空部は円筒状であるが、角筒状でもよい。
【００５８】
そして、金属ステム２１は、そのダイアフラム２３側をパイプ部１２内に向け開口部２２を燃焼室側に向けてパイプ部１２に挿入されされている。そして、金属ステム２１のフランジ２４とパイプ部１２の先端部の開口縁部とが、接着または溶接などにより固定されている。
【００５９】
あるいは、圧力検出装置１００のエンジンブロックへの取付状態において、アルミニウムやステンレスなどからなるエンジンブロックとパイプ部１２とにより、金属ステム２１のフランジ２４を挟み込んで挟持することにより、圧接状態にて金属ステム２１を固定するようにしてもよい。
【００６０】
こうして、金属ステム２１においては、その開口部２２が燃焼室にさらされており、燃焼室の圧力は、開口部２２から金属ステム２１のダイアフラム２３の裏面に印加されるようになっている。
【００６１】
また、金属ステム２１のダイアフラム２３の表面に設けられた歪みゲージ３０は、たとえば、ブリッジ回路などが形成されたシリコン半導体チップなどからなるもので、圧力によって金属ステム２１のダイアフラム２３が変形したとき、この変形に応じた抵抗値変化を電気信号に変換して出力する機能する。
【００６２】
そして、これら金属ステム２１のダイアフラム２３および歪みゲージ３０が、感圧素子２０において、検出圧力による荷重を受けて歪む歪み部２３、３０として構成されており、この歪み部２３、３０は圧力検出装置１００の基本性能を左右するものである。
【００６３】
ここで、金属ステム２１を構成する金属材料には、高圧を受けることから高強度であること、及び、Ｓｉ半導体などからなる歪みゲージ３０を低融点ガラスなどにより接合することなどのため、低熱膨張係数であることが求められる。
【００６４】
具体的には、金属ステム２１としては、Ｆｅ、Ｎｉ、ＣｏまたはＦｅ、Ｎｉを主体とし、析出強化材料としてＴｉ、Ｎｂ、Ａｌまたは、Ｔｉ、Ｎｂが加えられた材料、たとえば析出硬化型のステンレスなどを選定することができ、この金属ステム２１は、プレス、切削や冷間鍛造などにより形成することができる。
【００６５】
また、図１に示されるように、ハウジング１０の本体部１１の内部には、セラミック基板などからなる回路基板４０が設けられている。この回路基板４０は、本体部１１におけるパイプ部１２の開口部を覆うように設けられており、回路基板４０の周辺部は、たとえば接着などによりハウジング１０に固定されている。
【００６６】
この回路基板４０におけるパイプ部１２の開口部に面した側の面には、ＩＣチップ４２が接着されて搭載されている。このＩＣチップ４４は、歪みゲージ３０からの出力を増幅したり調整したりするための回路が形成されたものである。
【００６７】
そして、このＩＣチップ４２と回路基板４０とは、アルミニウム（Ａｌ）などからなるボンディングワイヤ４４により結線され、電気的に接続されている。さらに、図１に示されるように、この回路基板４０と上記感圧素子２０とは、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）５０により電気的に接続されている。
【００６８】
フレキシブルプリント基板５０としては、ポリイミド樹脂などのベースに銅などの導体をパターニング形成した一般的なものを採用できる。このフレキシブルプリント基板５０は、図１に示されるように、ハウジング１０のパイプ部１２内にてパイプ部１２の長手方向に延びるように配置されている。
【００６９】
図２は、このフレキシブルプリント基板５０の接合の詳細を示す図であり、（ａ）は折り曲げ前の状態を示す平面図、（ｂ）は折り曲げ後の状態すなわちフレキシブルプリント基板５０を圧力検出装置１００に組み付けた状態を示す側面図である。この図２も参照して、フレキシブルプリント基板５０について述べる。
【００７０】
フレキシブルプリント基板５０の一端部５１は、感圧素子２０における歪みゲージ３０に対して、はんだなどの接合部材５０ａを用いて電気的および機械的に接合されている。ここでは、図２（ａ）に示されるように、歪みゲージ３０の四隅部において接合部材５０ａが配置されている。
【００７１】
そして、フレキシブルプリント基板５０の感圧素子２０への接合部である一端部５１から、フレキシブルプリント基板５０は折り曲げられ、この折り曲げ部よりも他端部５２側の部位が、パイプ部１２内において回路基板４０の方向、すなわち後述するコネクタ部６０の方向へ延びている。
【００７２】
ここで、本実施形態では、フレキシブルプリント基板５０における折り曲げ部５３の折り曲げ角度θが、９０°よりも鈍角になっている。ここで、折り曲げ角度θとは、図２（ｂ）に示されるように、折り曲げ部５３を介して連続している接合部５１の面とパイプ部１２内に延びる延設部５４の面とのなす角度θである。
【００７３】
また、図１、図２に示されるように、フレキシブルプリント基板５０は、折り曲げ部５３よりも他端部５２側の部位５３ｂにても折り曲げられている。つまり、本例では、フレキシブルプリント基板５０は、従来のように１箇所ではなく、複数箇所にて折り曲げられている。
【００７４】
また、図１に示されるように、フレキシブルプリント基板５０のうち折り曲げ部５３は、パイプ部１２における対向する内壁の一方（図１中の右側）に近い位置にあり、フレキシブルプリント基板５０のうちパイプ部１２内においてコネクタ部６０の方向へ延びている延設部５４は、折り曲げ部５３とは反対に、前記対向する内壁の他方（図１中の左側）に近い位置にある。本例では、図１に示されるように、延設部５４は、前記対向する内壁の他方に接した状態でコネクタ部５０の方向へ延びている。
【００７５】
さらに、図２に示されるように、フレキシブルプリント基板５０における感圧素子２０すなわち歪みゲージ３０との接合部である一端部５１には、感圧素子２０すなわち歪みゲージ３０が露出するように貫通穴５５が設けられている。
【００７６】
また、この貫通穴５５と折り曲げ部５３との境界部分は、角形状ではなく丸みを帯びたＲ形状をなすＲ部５５ａとなっており、当該境界部分を角部とする場合に比べて、応力集中を低減しており、フレキシブルプリント基板５０へのダメージを抑制している。
【００７７】
一方、図１に示されるように、フレキシブルプリント基板５０の他端部５２側の部位は、ハウジング１０の本体部１１に位置している。そして、フレキシブルプリント基板５０の他端部５２は、回路基板４０に設けられた貫通穴４６を介して、回路基板４０におけるＩＣチップ４２の搭載面から当該搭載面とは反対側の面に位置している。
【００７８】
そして、フレキシブルプリント基板５０の他端部５２は、回路基板４０におけるＩＣチップ４２の搭載面とは反対側の面にて、はんだなどを介して回路基板４０と電気的に接続されている。
【００７９】
また、図１に示されるように、ハウジング１０において回路基板４０におけるフレキシブルプリント基板５０との接続面と対向する位置には、ターミナル６１を有する上記コネクタ部としてのコネクタケース６０が設けられている。
【００８０】
このコネクタケース６０はＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の樹脂などからなるもので、ターミナル６１はコネクタケース６０にインサート成形などにより一体化されている。このコネクタケース６０は、感圧素子２０からの信号を取り出すためのコネクタ部として構成されている。
【００８１】
そして、コネクタケース６０のターミナル６１と回路基板４０とはバネ部材６２を介したバネ接触により電気的に接続されている。これにより、感圧素子２０とコネクタケース６０は、フレキシブルプリント基板５０および回路基板４０を介して電気的に接続されている。
【００８２】
また、ハウジング１０の本体部１１の端部１４をコネクタケース６０にかしめることにより、コネクタケース６０とハウジング１０とは一体に固定されている。そして、ターミナル６１は自動車のＥＣＵなどへ図示しない配線部材などを介して電気的に接続可能となっている。
【００８３】
［組付方法等］
かかる構成を有する圧力検出装置１００の組付方法の一例について、述べる。まず、金属ステム２１と歪みゲージ３０とが一体化した感圧素子２０を用意し、その感圧素子２０の歪みゲージ３０に対して、フレキシブルプリント基板の一端部５１をはんだなどの接合部材５０ａを介して接続する。この状態が上記図２（ａ）に示される。
【００８４】
その後、フレキシブルプリント基板５０の他端部５２側をパイプ部１２に挿入するために、フレキシブルプリント基板５０を折り曲げて成形する。この状態が、上記図２（ｂ）に示される。
【００８５】
次に、フレキシブルプリント基板５０の他端部５２側の部位を、ハウジング１０のパイプ部１２の先端部から挿入し、フレキシブルプリント基板５０の他端部５２をハウジング１０の本体部１１の内部まで引き出す。
【００８６】
続いて、フレキシブルプリント基板５０の他端部５２を、ＩＣチップ４２がワイヤボンド実装された回路基板４０の貫通穴４６に通し、回路基板４０をハウジング１０の本体部１１に接合固定する。次にフレキシブルプリント基板５０の他端部５２と回路基板４０とをはんだなどを介して接続する。
【００８７】
その後、コネクタケース６０をハウジング１０の本体部１１に組み付け、ハウジング１０の端部１４をかしめることによって、コネクタケース６０とハウジング１０とを、固定する。
【００８８】
このコネクタケース６０をハウジング１０へ組み付けるとき、ターミナル６１と回路基板４０とをバネ部材６２を介してバネ接触させ、電気的に接続する。こうして、上記図１に示される圧力検出装置１００が完成する。
【００８９】
かかる圧力検出装置１００は、ハウジング１０のネジ部１３を介して、被検出体としての上記エンジンブロックに形成されたネジ穴に取り付けられることによって、エンジンブロックに接続固定される。
【００９０】
そして、燃焼室内の圧力（筒内圧）が、図１中の矢印Ｙに示されるように、感圧素子２０のダイアフラム２３に印加されると、その圧力によって金属ステム２１のダイアフラム２３が変形し、この変形を歪みゲージ３０により電気信号に変換し、圧力検出を行うようにしている。
【００９１】
そして、歪みゲージ３０からの信号は、フレキシブルプリント基板５０を介して回路基板４０へ伝達され、ＩＣチップ４２にて処理され、処理された信号がターミナル６１から外部へ出力される。
【００９２】
［効果等］
ところで、本実施形態によれば、ハウジング１０と、ハウジング１０の一端側から突出するように設けられた細長形状のパイプ部１２と、検出圧力に応じた信号を出力する感圧素子２０とを備え、パイプ部１２の先端部に検出圧力が印加されるようになっている圧力検出装置１００において、次に述べるような点を特徴としている。
【００９３】
・感圧素子２０は、パイプ部１２の先端部に設けられており、ハウジング１０には、感圧素子２０からの信号を取り出すためのコネクタ部６０が設けられていること（図１参照）。
【００９４】
・パイプ部１２の内部には、感圧素子２０とコネクタ部６０とを電気的に接続するためのフレキシブルプリント基板５０が収納されており、このフレキシブルプリント基板５０は、一端部５１が感圧素子２０に接合されるとともに当該接合部としての一端部５１から折り曲げられ、この折り曲げ部５３よりも他端部５２側の部位が、パイプ部１２内においてコネクタ部６０の方向へ延びていること（図１参照）。
【００９５】
・フレキシブルプリント基板５０における折り曲げ部５３の折り曲げ角度θが、９０°よりも大きい鈍角になっていること（図２参照）。
【００９６】
これらの点を特徴とする本実施形態の圧力検出装置１００によれば、フレキシブルプリント基板５０における折り曲げ部５３の折り曲げ角度θを９０°よりも大きい鈍角としているため、従来の９０°以下の折り曲げ角度とした場合に比べて、フレキシブルプリント基板５０の折り曲げによるダメージを低減することができる。
【００９７】
また、本実施形態の圧力検出装置１００においては、フレキシブルプリント基板５０は、折り曲げ部５３以外にも、折り曲げ部５３よりも他端部（５２）側の部位にても折り曲げられている（図１、図２参照）。
【００９８】
このようにフレキシブルプリント基板５０を、従来のように１箇所ではなく、複数回折り曲げることにより、個々の折り曲げ部の折り曲げ角度を小さくすることができる。そのため、フレキシブルプリント基板５０における折り曲げ部５３の折り曲げ角度θを９０°よりも大きい鈍角とすることを、適切に実現することができる。
【００９９】
また、本実施形態の圧力検出装置１００においては、フレキシブルプリント基板５０のうち折り曲げ部５３は、パイプ部１２における対向する内壁の一方に近い位置にあり、フレキシブルプリント基板５０のうちパイプ部１２内においてコネクタ部６０の方向へ延びている部位である延設部５４は、前記パイプ部１２における対向する内壁の他方に近い位置にある（図１参照）。
【０１００】
このことは、言い換えれば、本実施形態では、フレキシブルプリント基板５０のうち折り曲げ部５３と延設部５４とは、パイプ部１２における対向する内壁のうちの互いに異なった側の内壁に寄った位置にある、ということである。
【０１０１】
それによれば、フレキシブルプリント基板５０における折り曲げ部５３の折り曲げ角度θを９０°よりも大きい鈍角とすることを、適切に実現できる。それとともに、フレキシブルプリント基板５０における感圧素子２０との接合部５１において、基板５０が歪みゲージ３０から剥離するような方向への応力を低減することができ、当該接合部５１における接合強度を適切に確保することができる。
【０１０２】
ちなみに、上記図７に示されるような従来のフレキシブルプリント基板５０の構成では、フレキシブルプリント基板５０のうち折り曲げ部５３および延設部５４は、ともに、パイプ部１２における対向する内壁のうちの同じ側の内壁に寄った位置にあるため、上記折り曲げ角度θを９０°よりも大きい角度とすることが難しい。
【０１０３】
また、本実施形態の圧力検出装置１００においては、フレキシブルプリント基板５０における感圧素子２０との接合部である一端部５１には、感圧素子２０が露出するように形成された貫通穴５５が設けられている（図２参照）。
【０１０４】
それによれば、感圧素子２０の検出面をフレキシブルプリント基板５０によって密閉してしまうことが無くなり、感圧素子２０の検出面すなわち図１では歪みゲージ３０の検出面への空気の出入りが自由になり、感圧素子２０による検出の阻害を防止することができる。そのため、感度のよい圧力検出装置１００を実現することができる。
【０１０５】
なお、この貫通穴５５は、フレキシブルプリント基板５０における一端部５１の中央に設けられていなくてもよく、また、穴の数も１個ではなく複数個であってもよい。
【０１０６】
また、本実施形態の圧力検出装置１００によれば、感圧素子２０をパイプ部１２の先端部に設けた構成とすることにより、従来設けられていたロッドを省略した構成とすることができる。
【０１０７】
特に、本実施形態では、感圧素子２０は、検出圧力の環境下、すなわち本例では、燃焼室にさらされるように配置されており、検出圧力は、感圧素子２０に直接印加されるようになっている。
【０１０８】
上記特許文献１に記載されているような従来の圧力検出装置においては、パイプ部の先端部には検出圧力を受圧するダイアフラムが設けられ、パイプ部内には、ロッドといわれる棒状の圧力伝達部材が設けられており、検出圧力は、ダイアフラムからロッドを介してハウジング内の感圧素子へと伝達されるようになっている。
【０１０９】
この場合、パイプ部の長さすなわち圧力の伝達距離に応じて、ロッドを長くする必要があるが、たとえば燃焼圧センサにおいてこのようにロッドを長くすると、ロッドの重量が大きくなり、結果、ロッドの共振周波数が、燃焼のノッキングの振動周波数と重なってロッドが共振を起こす。すると、ノッキング信号がロッドの共振によるノイズに埋まってしまい、ノッキングを計測することができないというセンサ特性上の問題があった。
【０１１０】
また、ロッドを長くしていく場合、ロッド自身が変形しやすくなるため、ロッドとダイアフラムや感圧素子との接触状態が変化することがある。そのような接触状態の変化が生じると、圧力伝達の精度の悪化が生じ、センサ特性へ悪影響を及ぼす。
【０１１１】
その点、本実施形態のように、ロッドを省略した構成とすれば、そもそも、上述したロッドの共振や圧力伝達の精度の悪化といったロッドに起因する問題が無くなる。
【０１１２】
よって、本実施形態によれば、一端側から突出する細長形状のパイプ部１２を有するハウジング１０の内部に、感圧素子２０を設け、ハウジング１０にコネクタ部６０を設けてなる圧力検出装置１００において、細長のパイプ部やその内部に収納された棒状のロッドに起因するセンサ特性への悪影響を抑制することができる。
【０１１３】
［変形例］
ところで、上記図１、図２に示される圧力検出装置１００では、感圧素子２０は、検出圧力の環境下にさらされるように配置されており、検出圧力は、感圧素子２０に直接印加されるようになっていた。
【０１１４】
以下の、本実施形態に係る変形例では、検出圧力をダイアフラムを介して感圧素子２０に印加する構成を提供する。
【０１１５】
図３は、本実施形態に係る第１の変形例としての圧力検出装置の要部を示す概略断面図である。
【０１１６】
この図３に示される圧力検出装置では、ハウジング１０におけるパイプ部１２の先端部には、感圧素子２０を覆うようにダイアフラム１５が設けられており、検出圧力は、このダイアフラム１５を介して感圧素子２０に印加されるようになっている。
【０１１７】
以下、このダイアフラム１５は、上記した金属ステム２１のダイアフラム２３との区別のため、受圧用ダイアフラム１５ということにする。
【０１１８】
特に、本例では、受圧用ダイアフラム１５と感圧素子２０とは直接接している。具体的には、図３に示されるように、受圧用ダイアフラム１５には、感圧素子２０の方向へ突出する凸部１５ａを形成し、この凸部１５ａの突出先端部が金属ステム２１のダイアフラム２３の裏面に接触している。
【０１１９】
ここで、受圧用ダイアフラム１５はたとえば円形板状であり、凸部１５ａは、その円の中心部に位置するヘソのような形のものである。また、受圧用ダイアフラム１５は、その周辺部を金属ステム２１のフランジ２４に溶接などによって接合し固定することにより、感圧素子２０と一体化されている。
【０１２０】
本例の圧力検出装置は、このように受圧用ダイアフラム１５と一体化した感圧素子２０に対して、フレキシブルプリント基板５０の一端部５１をはんだ付けなどにより接続し、その後は、上記例と同様の組付方法を行うことで製造することができる。
【０１２１】
そして、本例の圧力検出動作においては、燃焼室内の圧力（筒内圧）が、受圧用ダイアフラム１５に印加されると、その荷重は、受圧用ダイアフラム１５の凸部１５ａから金属ステム２１のダイアフラム２２に印加される。そして、金属ステム２１のダイアフラム２３の変形を歪みゲージ３０により電気信号に変換し、圧力検出を行うようにしている。
【０１２２】
図４は、本実施形態に係る第２の変形例としての圧力検出装置の要部を示す概略断面図である。
【０１２３】
上記した図３に示される第１の変形例では、受圧用ダイアフラム１５の凸部１５ａは、切削などにより形成されたものであるが、図４に示される受圧用ダイアフラム１５では、凸部１５ａは平板状のダイアフラム面をプレスで凹ませることにより、凸部１５ａを簡単に形成したものである。
【０１２４】
図５は、本実施形態の第３の変形例としての圧力検出装置の要部を示す概略断面図である。
【０１２５】
図５に示されるように、本例においても、上記第１および第２の変形例と同様、ハウジング１０におけるパイプ部１２の先端部には、感圧素子２０を覆うように受圧用ダイアフラム１５が設けられており、検出圧力は、受圧用ダイアフラム１５を介して感圧素子２０に印加されるようになっている。
【０１２６】
ただし、上記第１および第２の変形例では、受圧用ダイアフラム１５に凸部１５ａを設け、受圧用ダイアフラム１５を感圧素子２０に直接接触させることにより、ロッドを省略した構成を採用していた。
【０１２７】
それに対して、図５に示される第３の変形例では、受圧用ダイアフラム１５と感圧素子２０との間に、１個の圧力伝達部材１６を介在させている。そして、検出圧力は、受圧用ダイアフラム１５から圧力伝達部材１６を介して感圧素子２０に印加されるようになっている。
【０１２８】
本例によれば、感圧素子２０をパイプ部１２の先端部に設けているため、受圧用ダイアフラム１５と感圧素子２０との距離を極力短くでき、圧力伝達部材１６（つまりロッド）を短くした構成を実現することができる。そのため、上述したような、ロッドを長くすることによる共振の問題やロッド自身の変形といった問題を極力抑制することができる。
【０１２９】
ここで、本例のような構成の場合、用いられる圧力伝達部材１６としては、従来のロッドと同様に棒状のものを採用できるが、特に、図５に示される例では、圧力伝達部材１６として、球状をなす球状部材１６を採用している。
【０１３０】
この構成の場合、圧力伝達部材としての球状部材１６は、受圧用ダイアフラム１５と接触する面および感圧素子２０（つまり、金属ステム２１のダイアフラム２３）と接触する面が球面となっている。
【０１３１】
それによれば、受圧用ダイアフラム１５および感圧素子２０と圧力伝達部材１６との接触は、安定した点接触とすることができ、圧力伝達部材１６と受圧用ダイアフラム１５および感圧素子２０との接触箇所数を少なくできる。
【０１３２】
そのため、圧力伝達部材１６と受圧用ダイアフラム１５および感圧素子２０との接触状態の変化を極力抑制し、各接触部において安定した接触状態を確保でき、圧力伝達精度の悪化を抑制できる。
【０１３３】
特に、圧力伝達部材１６を球状をなす球状部材１６とした場合、圧力伝達部材としての球状部材１６は、従来の棒状のロッドに比べ、変形しにくい。そのため、球状部材１６と受圧用ダイアフラム１５および感圧素子２０との間の安定した接触状態を、適切に確保することができ、好ましい。
【０１３４】
なお、球状部材１６としては、真球でなくてもよく、多少楕円球状であったり、ラグビーボール状のものであってもよい。また、本例において、受圧用ダイアフラム１５および感圧素子２０と接触面が球面となっている圧力伝達部材１６としては、球状の部材に限らない。たとえば、当該両接触面は球面であるが両接触面の中間部は柱状のものであってもよい。
【０１３５】
（他の実施形態）
なお、上記パイプ部１２内に延びるフレキシブルプリント基板５０の延設部５４を、ねじることによりスパイラル形状としてもよい。
【０１３６】
また、上記パイプ部１２内において、フレキシブルプリント基板５０をパイプ部１２に接着するなどにより、固定して動かないようにしてもよい。
【０１３７】
また、パイプ部１２内に位置するフレキシブルプリント基板５０において、その表面にコンデンサなど重量の小さい部品を装着するようにしてもよい。
【０１３８】
また、上記した各実施形態においては、感圧素子２０は、被検出圧力環境に近いパイプ部１２の先端部に設けられており、それゆえ、感圧素子２０の温度が上昇しやすいものとなっている。
【０１３９】
このような場合の対策として、圧力検出装置において、感圧素子２０に対して、放熱部材を接触させるように設けてもよい。それによれば、感圧素子２０の熱は、放熱部材を介して逃がされるため、感圧素子２０の温度低減を図ることができ、好ましい。
【０１４０】
このような放熱部材としては、たとえばアルミニウムやステンレスなどの耐熱性、放熱性に優れた材料からなるものを採用することができる。そして、このような放熱部材は、たとえば金属ステム２１と溶接やロウ付けされることにより、金属ステム２１に対して固定することができる。
【０１４１】
要するに、本発明は、ハウジング１０と、ハウジング１０の一端側から突出するように設けられた細長形状のパイプ部１２と、検出圧力に応じた信号を出力する感圧素子２０とを備え、パイプ部１２の先端部に検出圧力が印加されるようになっている圧力検出装置において、感圧素子２０をパイプ部１２の先端部に設け、ハウジング１０にコネクタ部６０を設け、パイプ部１２の内部に、感圧素子２０とコネクタ部６０とを電気的に接続するための配線部材５０を収納し、さらに、上述したようにフレキシブルプリント基板５０における折り曲げ部５３の折り曲げ角度θを、９０°よりも大きい鈍角としたことを要部とするものであり、それ以外の部分については適宜設計変更が可能である。
【０１４２】
また、本発明の圧力検出装置は、上述したような燃焼室内の圧力（筒内圧）を検出する燃焼圧センサとして適用されることに限定されないことはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【０１４３】
【図１】本発明の実施形態に係る圧力検出装置の全体概略断面図である。
【図２】図１中のフレキシブルプリント基板の接合の詳細を示す図であり、（ａ）は折り曲げ前の状態を示す平面図、（ｂ）は折り曲げ後を示す側面図である。
【図３】上記実施形態に係る第１の変形例としての圧力検出装置の要部概略断面図である。
【図４】上記実施形態に係る第２の変形例としての圧力検出装置の要部概略断面図である。
【図５】上記実施形態に係る第３の変形例としての圧力検出装置の要部概略断面図である。
【図６】本発明者が試作した圧力検出装置の全体構成を示す概略断面図である。
【図７】図６中のフレキシブルプリント基板の接合の詳細を示す図であり、（ａ）は折り曲げ前の状態を示す平面図、（ｂ）は折り曲げ後を示す側面図である。
【符号の説明】
【０１４４】
１０…ハウジング、１２…ハウジングのパイプ部、２０…感圧素子、
５０…フレキシブルプリント基板、
５１…フレキシブルプリント基板の接合部としての一端部、
５２…フレキシブルプリント基板の他端部、
５３…フレキシブルプリント基板の折り曲げ部、５５…貫通穴、
６０…コネクタ部としてのコネクタケース、
θ…フレキシブルプリント基板の折り曲げ部の折り曲げ角度。
【図１】
2005326337.tif 000003
【図２】
2005326337.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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